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大型螺旋锥齿轮数控铣床加工误差分析与补偿技术研究

作　者: 金范植
导　师: 田国富
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 数控铣床多体系统参数辨识误差补偿
分类号: TG547
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

加工精度是数控机床最重要的性能指标之一。本课题基于多体系统理论对数控机床几何误差和热误差进行了全面、深刻的分析和研究。重点的在数控机床误差建模、误差测量、误差辨识、误差补偿等领域开展了研究。通过数控机床误差建模解释了误差传递规律,使其进行误差补偿更加简单。近年发展起来的基于多体系统理论的误差建模方法的精髓是用低序体阵列描述多体系统的拓扑结构,用特征矩阵描述多体系统体间的相对位置和姿态。本文对多体系统理论进行了详细阐述与分析,并建立起一台大型螺旋锥齿轮数控加工机床的通用误差分析模型,给出了其空间误差模型的具体表达式。本文详细分析了9线辨识法,并利用闭式光栅传感器和机械式千分表检定出该大型螺旋锥齿轮数控加工机床三个平动轴的21项几何误差。为了检定其回转轴的6项误差,详细阐述了基于径向、轴向及回转误差的误差辨识机理,从而很好地解决了多体系统理论应用中的机床几何误差检定问题。用五点测量法对热误差进行检测,分析了热误差的变化规律,从而进行误差补偿。为了找到最优的五个点,本文运用了回归误差分析方法,对数控机床各个部分进行了分析,从而找到了所需要的五个点。通过对空间离散点误差值进行二维插值实现了数据的密化处理,得到了平面和斜面加工密化点的准确误差计算值,并在该大型螺旋锥齿轮数控加工机床上实现了基于直接计算法修正理论的数控指令软件补偿,从而在未改变机床原有制造精度基础之上得到其更加理想的加工精度。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 误差补偿技术的研究现状  10-12
    1.1.1 误差补偿的两种思路  10
    1.1.2 误差建模技术  10-11
    1.1.3 误差参数的测量与辨识技术  11-12
  1.2 目前存在的问题  12
  1.3 课题的提出和意义  12-13
  1.4 主要研究内容  13-14
第二章基于多体系统理论的数控机床通用误差建模  14-27
  2.1 数控机床误差源分析  14
  2.2 数控机床通用运动模型  14-15
  2.3 多体系统的描述  15-16
  2.4 拓扑结构和低序体阵列  16-18
  2.5 几何误差特征矩阵  18-22
  2.6 热误差模型  22-25
    2.6.1 热误差建模理论分析  22-23
    2.6.2 误差模型  23-25
  2.7 空间误差计算  25
  2.8 误差建模总结  25-27
第三章误差参数测量  27-47
  3.1 几何误差参数测量  27-45
    3.1.1 平动轴误差测量  28-39
    3.1.2 回转轴误差分析  39-42
    3.1.3 平动坐标轴间垂直度误差计算  42-45
  3.2 热误差测量  45-47
第四章误差参数辨识  47-59
  4.1 几何误差辨识  47-52
    4.1.1 求解九线辨识方程  47-52
    4.1.2 应用九线法时需要注意的问题  52
  4.2 计算空间误差  52-56
  4.3 热误差参数辨识  56-59
第五章误差补偿  59-67
  5.1 几何误差补偿  60-64
    5.1.1 成型运动误差补偿概述  60-62
    5.1.2 基本运动形式的软件补偿  62-64
  5.2 热误差补偿  64-67
    5.2.1 热误差补偿的实现  64
    5.2.2 热误差补偿实验  64-67
第六章结论  67-68
参考文献  68-70
在学研究成果  70-71
致谢  71

大型螺旋锥齿轮数控铣床加工误差分析与补偿技术研究

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